[发明专利]智能滤波驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程中的机电传动领域，特别涉及一种可避免发生“卡涩”甚至“卡死”等问题并能通过外接设备，实时检测装置运行状态的智能滤波驱动装置。

背景技术

随着机器人、航空、航天、国防武器装备等工程领域事业的迅速发展，对其传动件及系统的传动精度、可靠性、小体积、轻量化、免维护等性能提出了新的要求。长期以来，机械设备中驱动电机和减速器都是分开设计，这样不可避免的需要考虑它们之间的联接设计，使用键、联轴器等联接装置，从而使结构变得复杂，零件数量种类增多，系统可靠性降低，体积重量增大，并造成轴系对中误差，导致传动机构出现磨损，机构运转容易存在卡涩。另一方面，电机作为传动系统的动力源，产生的机械能的形态发生相应的改变，由输入端的高转速、小转矩转变为输出端的大转矩、低转速，不可避免地导致传动系统的转矩产生波动；各零件自身的制造及装配误差；轮齿啮合时的啮入、啮出冲击；及运行过程中零部件的损耗这些因素都将加大传动机构运行过程中的振动、噪声影响齿轮寿命，特别是在高低温交变、振动冲击等极端工况与特殊环境下，由于齿轮材料的热变形及与外界环境产生耦合振动将导致齿廓干涉从而加剧齿面磨损及疲劳，甚至是齿与齿之间的“卡涩”甚至“卡死”现象，严重影响齿轮传动的可靠性。

另外在一些特殊工程领域如航空、航天、国防武器装备，在满足其功能要求的前提下还对其可靠性提出了严格要求，要求其零部件实现信息化、智能化，能实时在线监测各零部件的运行状态，并对装置的失效作出预估和预判以保证装备的可靠性及人民生命财产安全。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种智能滤波驱动装置，通过使减速器组件与伺服电机、传感器集成，有效简化了结构，提高了系统精度及可靠性，可有效防止极端工况与特殊环境的影响而产生的非线性耦合振动，避免发生“卡涩”甚至“卡死”等问题，保证传动件在所设计的传动精度和承载能力范围内，控制电机因高速小转矩转换为低速大转矩所产生的波动。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

所述智能滤波驱动装置包括滤波减速器组件和伺服电机，所述滤波减速器组件包括动力输入偏心轴、分体式双联外齿轮、固定内齿轮和动力输出内齿轮；

所述伺服电机包括定子、转子和电机转轴，所述伺服电机的电机转轴与动力输入偏心轴制成一体，所述电机转子设置在动力输入偏心轴上，所述电机定子配置在固定内齿轮上，所述固定内齿轮与外齿轮I少齿差啮合；

所述分体式双联外齿轮包括配合设置的外齿轮Ⅰ、外齿轮Ⅱ和弹性体，所述外齿轮II和外齿轮I并列设置，所述分体式双联外齿轮通过轴承I设置在动力输入偏心轴相对电机转轴偏心的轴段上，所述外齿轮Ⅰ和外齿轮Ⅱ通过花键在圆周方向配合传递运动和力矩，所述外齿轮Ⅰ的花键与外齿轮Ⅱ的花键之间在位于键齿的两侧设置有配合间隙，所述配合间隙内紧密填充有弹性体;

所述动力输出内齿轮通过轴承II设置在动力输入偏心轴与电机转轴同轴心的轴段上，所述动力输入偏心轴的另一端作为输入端，所述外齿轮Ⅱ与动力输出内齿轮少齿差啮合。

进一步，所述外齿轮Ⅰ和外齿轮Ⅱ均为半轴齿轮，外齿轮Ⅰ的半轴形成内花键轴套，外齿轮II的半轴形成外花键轴套，所述外齿轮Ⅰ和外齿轮Ⅱ通过花键配合组成分体式花键半轴双联齿轮，所述弹性体填充在花键配合间隙内将外齿轮Ⅰ和外齿轮Ⅱ连接成一体；

进一步，所述弹性体为满足齿轮传动精度要求条件下，承受载荷后能产生适当弹性变形的软金属涂层或者橡胶合金；

进一步，所述外齿轮Ⅰ、外齿轮Ⅱ、固定内齿轮和动力输出内齿轮均为变齿厚齿轮，所述外齿轮Ⅰ和外齿轮Ⅱ的轮齿齿厚沿外齿轮Ⅰ和外齿轮Ⅱ相互背离的方向逐渐变小，而固定内齿轮和动力输出内齿轮的齿厚沿该方向逐渐变大；

进一步，所述外齿轮Ⅰ和外齿轮Ⅱ之间设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧套在内花键轴套外圆，一端顶在外齿轮Ⅰ端面，另一端顶在外齿轮Ⅱ端面。

进一步，所述智能滤波驱动装置还包括加速度传感器、速度传感器和温度传感器，所述固定内齿轮与驱动装置壳体一体化设计，所述伺服电机、加速度传感器、速度传感器和温度传感器均设置在壳体内，所述各传感器将采集到的信号通过电路处理后输出至外部计算机。

进一步，所述伺服电机的转轴两端分别由输入端端盖内的支承轴承与动力输出内齿轮内侧端面内的轴承进行支承；